JP2007047359A - 光デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】 良好な挿入損失を有し光学特性にばらつきの無い光アッテネータ、光スイッチ等の光デバイスを提供すること。
【解決手段】 ファラデー効果を有する磁性ガーネット単結晶と、隙間を介して相対峙する一対の先端部を有するヨークとコイルとで構成されかつ上記隙間に磁性ガーネット単結晶が配置されると共にこの磁性ガーネット単結晶に対し光軸に垂直な方向に可変磁界を印加する電磁石と、上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶に対し光軸に平行な方向に固定磁界を印加する永久磁石とを備え、可変磁界と固定磁界とで構成される外部磁界により磁性ガーネット単結晶を透過する光線のファラデー回転角を制御する光デバイスであって、上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶5の外縁部と各ヨーク先端部8間の距離が0.08mm以上、0.5mm以下に設定されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 ファラデー効果を有する磁性ガーネット単結晶と、隙間を介して相対峙する一対の先端部を有するヨークとコイルとで構成されかつ上記隙間に磁性ガーネット単結晶が配置されると共にこの磁性ガーネット単結晶に対し光軸に垂直な方向に可変磁界を印加する電磁石と、上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶に対し光軸に平行な方向に固定磁界を印加する永久磁石とを備え、可変磁界と固定磁界とで構成される外部磁界により磁性ガーネット単結晶を透過する光線のファラデー回転角を制御する光デバイスであって、上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶5の外縁部と各ヨーク先端部8間の距離が0.08mm以上、0.5mm以下に設定されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、ファラデー効果を有する磁性ガーネット単結晶を用い、光線の偏光状態を制御する光デバイスに係り、詳しくは、光通信システム等において光強度を減衰して調節する光アッテネータや光スイッチ等光線の偏波面を回転させる光デバイスの改良に関するものである。
伝送容量の増大に伴い、光伝送通信システムでは波長多重通信システムが用いられている。波長多重通信システムでは光強度を減衰して調節する光アッテネータや光スイッチ等の光デバイスが用いられており、機械的な駆動によるもの、電気光学効果を利用するもの、磁気光学効果を利用するものがある。
磁気光学効果を利用する光デバイスは、ファラデー回転子に外部磁界を印加することによって透過光の偏波面を回転させるもので、ファラデー回転子には液相エピタキシャル法により育成される磁性ガーネット単結晶が専ら用いられる。
そして、ファラデー回転子を用いた光アッテネータでは、磁性ガーネット単結晶に2方向から外部磁界を印加し、外部磁界の合成磁界ベクトルを可変することにより磁性ガーネット単結晶を透過する光線のファラデー回転角を制御している。すなわち、永久磁石により光軸に平行な方向に磁性ガーネット単結晶の飽和磁界以上の固定磁界を印加しておき、電磁石により光軸に垂直な方向に可変磁界を印加している(例えば、特許文献1参照)。
ところで、上記光アッテネータを組み立てる場合、電磁石のヨークの形状や寸法、ヨークと磁性ガーネット単結晶の位置関係により偏波依存性損失が増大することが指摘されており、特許文献2では、偏波依存性損失を減少させるためヨーク先端部の断面積を磁性ガーネット単結晶の断面積の1.7倍とすることを提案している。そして、磁性ガーネット単結晶をヨーク中心に配置する必要があると記載されている。
特開2000−249997号公報
特許第3510205号公報
しかし、光デバイスの小型化への要望が強くなるにつれ光アッテネータを構成する部品が小さくなり、かつ、部品間の間隔が狭くなってくると、磁性ガーネット単結晶をヨーク中心に配置したとしても、光アッテネータの挿入損失が大きくなるという新たな問題が発生した。そして、実際に光アッテネータを作製したところ、挿入損失が、磁性ガーネット単結晶が有する光吸収から想定される損失よりも極端に大きくなる場合があった。
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、良好な挿入損失を有し、光学特性にばらつきの無い光デバイスを提供することにある。
挿入損失が大きくなる要因として、磁性ガーネット単結晶が有する光吸収の他に、出射側ファイバへの結合損失、光アッテネータ等光デバイスを構成する他の光学素子の端面反射、および、磁性ガーネット単結晶周りの磁界分布の影響等が考えられる。
そして、これ等要因について調べたところ、磁性ガーネット単結晶の近傍に配置された永久磁石による固定磁界によって電磁石のヨークが磁化されてしまい、これにより光線が通過する磁性ガーネット単結晶領域の磁界分布が影響を受けたものと推定された。
そこで、本発明者等は、固定磁界により上記ヨークが磁化され難くなる条件について鋭意研究を継続した結果、電磁石のヨーク先端部を、磁性ガーネット単結晶の外縁部から0.08mm以上離すことにより回避できることを見出すに至った。本発明はこのような技術的発見に基づき完成されている。
すなわち、請求項1に係る発明は、
ファラデー効果を有する磁性ガーネット単結晶と、隙間を介して相対峙する一対の先端部を有するヨークとコイルとでその主要部が構成されかつ上記隙間に磁性ガーネット単結晶が配置されると共にこの磁性ガーネット単結晶に対し光軸に垂直な方向に可変磁界を印加する電磁石と、上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶に対し光軸に平行な方向に固定磁界を印加する永久磁石とを備え、上記可変磁界と固定磁界とで構成される外部磁界により磁性ガーネット単結晶を透過する光線のファラデー回転角を制御する光デバイスを前提とし、
上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶の外縁部と各ヨーク先端部間の距離が、0.08mm以上、0.5mm以下に設定されていることを特徴とするものである。
ファラデー効果を有する磁性ガーネット単結晶と、隙間を介して相対峙する一対の先端部を有するヨークとコイルとでその主要部が構成されかつ上記隙間に磁性ガーネット単結晶が配置されると共にこの磁性ガーネット単結晶に対し光軸に垂直な方向に可変磁界を印加する電磁石と、上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶に対し光軸に平行な方向に固定磁界を印加する永久磁石とを備え、上記可変磁界と固定磁界とで構成される外部磁界により磁性ガーネット単結晶を透過する光線のファラデー回転角を制御する光デバイスを前提とし、
上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶の外縁部と各ヨーク先端部間の距離が、0.08mm以上、0.5mm以下に設定されていることを特徴とするものである。
請求項1記載の発明に係る光デバイスによれば、
隙間を介し相対峙する一対のヨーク先端部と上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶の外縁部との距離が0.08mm以上に設定されているため、磁性ガーネット単結晶の近傍に配置された永久磁石の固定磁界によるヨークの磁化が起こり難くなる。
隙間を介し相対峙する一対のヨーク先端部と上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶の外縁部との距離が0.08mm以上に設定されているため、磁性ガーネット単結晶の近傍に配置された永久磁石の固定磁界によるヨークの磁化が起こり難くなる。
従って、光線が通過する磁性ガーネット単結晶領域の磁界分布が影響を受け難くなるため、良好な挿入損失を有しかつ光学特性にばらつきの無い光デバイスを提供することが可能となる効果を有する。
以下、本発明の実施の形態について図1に示す反射型の光アッテネータを例に挙げ説明する。
まず、反射型の光アッテネータは、図1に示すように大きく分けて光ファイバ部と非相反部から成っている。上記光ファイバ部は、光軸に沿って順に配置された2芯ファイバ1、複屈折結晶2、円筒状永久磁石3およびコリメータレンズ4とで構成され、上記非相反部は、ファラデー回転子5、ミラー6、円柱状永久磁石7および電磁石とで構成されている。また、上記電磁石は、一対のヨーク先端部8、ヨーク本体9並びにコイル10とでその主要部が構成されており、一対のヨーク先端部8は隙間を介して相対峙し、この隙間に上記ファラデー回転子5が配置されている。また、電磁石のヨークは、一対のヨーク先端部8とヨーク本体9とで構成されている。
更に詳細に説明すると、上記ファラデー回転子5は、電磁石による可変磁界と永久磁石による固定磁界の合成磁界ベクトルを可変することによりファラデー回転角が変化する基本膜と、電磁石による可変磁界によらずファラデー回転角が一定である補償膜の2種類の磁性ガーネット単結晶から構成されている。
そして、2芯ファイバ1の入力側光ファイバから出射した光は、図1に示すように複屈折結晶2を経てコリメータレンズ4で平行光となり、非相反部に入射する。非相反部に入射した光は、ファラデー回転子5を通過した後、ミラー6で反射され、再度ファラデー回転子5を通過した後、コリメータレンズ4で集光され、複屈折結晶2を経て2芯ファイバ1の出力側光ファイバに入射する。尚、反射型の光アッテネータでは、ファラデー回転子を光が通過したときに偏光が45度回転しかつ往復することで90度回転したときに、損失が最小となるように構成されている。
そして、ヨーク先端部8とファラデー回転子(磁性ガーネット単結晶)5の外縁部間の距離L(図1参照)を変化させた非相反部を複数作製し、別途作製した光ファイバ部と結合させたところ、図2のグラフ図に示すように距離Lにより損失が大きく変化した。尚、図2に示す損失は、電磁石を具備せず1回の通過でファラデー回転角が45度のミラー付きファラデー回転子を上記非相反部の代わりに配置したときを基準とし、上記45度のミラー付きファラデー回転子に代えて非相反部を配置したときに増加した損失であり、ファラデー回転子(磁性ガーネット単結晶)周りの磁界分布の影響等により増加した過剰損失と言えるものである。ここで過剰損失は、電磁石を構成するコイルに電流を流さなかったときの値であり、ファラデー回転子を構成する磁性ガーネット単結晶には、光軸に平行な方向にのみ磁界が印加されている。
図2のグラフ図から明らかなように、距離Lが0.08mmを下回ると過剰損失が増大していくので距離Lは0.08mm以上であることを要する。しかし、上記距離Lがあまり大きくなると光デバイスの小型化の要望に対応できなくなるため、距離Lは0.5mm以下であることを要する。
尚、距離Lが小さくなると過剰損失が大きくなるのは、光デバイスにおける小型化の要請に伴い、ファラデー回転子、ヨークの極、および、永久磁石が近接配置されている関係上、永久磁石の固定磁界によりヨークが磁化されてしまい、電磁石のコイルに電流を流さない状態においても、磁化されたヨークの作用によりファラデー回転子(磁性ガーネット単結晶)に対し印加される固定磁界が光軸に平行にならないためと推測される。
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
この実施例で用いた非相反部を構成する各部材を固定するための非相反部用ホルダーを図3(a)(b)に示す。このホルダーには、図3(a)(b)に示すようにファラデー回転子取付け溝11、ヨーク先端部取付け溝12、ミラー取付け座13、および、円柱状永久磁石取付け穴14が設けられている。
それぞれの部材の相対位置は、非相反部用ホルダーの形状により決定される。この非相反部用ホルダーでは、円柱状永久磁石とヨーク先端部までの距離が1.3mm、円柱状永久磁石とファラデー回転子までの距離が1.4mm程度となる。円柱状永久磁石については、その断面積をφ1.5mmとし、かつ、ファラデー回転子の大きさは2mm×1mmとした。
まず、上記ホルダーにファラデー回転子5、ミラー6、円柱状永久磁石7を接着剤で取付けた。この状態を図4(a)(b)に示す。
ここで、ファラデー回転子は、組成が(GdBi)3(FeGaAl)5O12で、光軸に平行な方向に飽和磁界以上の固定磁界を印加したときのファラデー回転角が30度である2枚の基本膜と、組成が(EuHoBi)3(FeGa)5O12で、ファラデー回転角が17度でかつ偏光が基本膜とは逆方向に回転する補償膜の計3枚の磁性ガーネット単結晶から構成した。
次に、ヨーク先端部8を、取付け治具である軟磁性材から成るヨーク固定梁15を介して永久磁石16に吸着させる。ヨーク先端部8も軟磁性材であるため、上記永久磁石16の磁力によりヨーク固定梁15に吸着させることができる。
次いで、上記ヨーク先端部8が吸着されたヨーク固定梁15をホルダーのヨーク先端部取付け溝12に挿入し、その取付け溝12の縁部にヨーク固定梁15を押し当てた後、ヨーク先端部8をホルダーのヨーク先端部取付け溝12に接着剤で固定した。この状態を図5に示す。尚、ヨーク先端部8が固定された後は、取付け治具であるヨーク固定梁15と永久磁石16は除去される。
この後、固定された上記ヨーク先端部8に図示外のヨーク本体とコイルを接合することで、反射型光アッテネータの非相反部が完成される。
ここで、ホルダー、ファラデー回転子5、ヨーク先端部8、ヨーク固定梁15の寸法精度が所望の値になっていれば、図5に示すようにヨーク固定梁15をホルダーに押し当てるだけで、ファラデー回転子5を構成する磁性ガーネット単結晶の外縁部とヨーク先端部8間の距離を、容易に再現性良く0.08mm以上、0.5mm以下に制御することが可能である。
このようにして作製された36個の非相反部に、2芯ファイバ、複屈折結晶、円筒状永久磁石およびコリメータレンズから構成される光ファイバ部を結合して特性を評価した。過剰損失を図6に、光アッテネータとしての最大減衰量を示す電流値を評価した結果を図7に示すが、過剰損失が極端に大きいものは無く、光学特性のばらつきが抑制された良好な結果を得ることができた。
1 2芯光ファイバ
2 複屈折結晶
3 円筒状永久磁石
4 コリメータレンズ
5 ファラデー回転子(磁性ガーネット単結晶)
6 ミラー
7 円柱状永久磁石
8 ヨーク先端部
9 ヨーク本体
10 コイル
2 複屈折結晶
3 円筒状永久磁石
4 コリメータレンズ
5 ファラデー回転子(磁性ガーネット単結晶)
6 ミラー
7 円柱状永久磁石
8 ヨーク先端部
9 ヨーク本体
10 コイル
Claims (1)
- ファラデー効果を有する磁性ガーネット単結晶と、隙間を介して相対峙する一対の先端部を有するヨークとコイルとでその主要部が構成されかつ上記隙間に磁性ガーネット単結晶が配置されると共にこの磁性ガーネット単結晶に対し光軸に垂直な方向に可変磁界を印加する電磁石と、上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶に対し光軸に平行な方向に固定磁界を印加する永久磁石とを備え、上記可変磁界と固定磁界とで構成される外部磁界により磁性ガーネット単結晶を透過する光線のファラデー回転角を制御する光デバイスにおいて、
上記隙間に配置された磁性ガーネット単結晶の外縁部と各ヨーク先端部間の距離が、0.08mm以上、0.5mm以下に設定されていることを特徴とする光デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005230439A JP2007047359A (ja) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | 光デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005230439A JP2007047359A (ja) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | 光デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007047359A true JP2007047359A (ja) | 2007-02-22 |
Family
ID=37850241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005230439A Pending JP2007047359A (ja) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | 光デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007047359A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003255288A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-10 | Fdk Corp | 光アッテネータ変調器 |
-
2005
- 2005-08-09 JP JP2005230439A patent/JP2007047359A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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JP2003255288A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-10 | Fdk Corp | 光アッテネータ変調器 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071114 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101102 |